[论文解读] A binary counterpart for 2FGL J2039.6-5620

Roger W. Romani|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2015

Astrophysical Phenomena and Observations参考文献 19被引用 15

一句话总结

该论文将一个5.47小时的光学/X射线双星系统识别为费米LAT源2FGL J2039.6−5620的可能对应体，提出其为一个被遮蔽的、相互作用的毫秒脉冲星双星系统，类似于蜘蛛脉冲星（黑寡妇或红背脉冲星）。不对称的双峰光学光变曲线以及带有双星内激波特征的X射线调制支持这一观点，尽管由于缺乏脉冲星星历或光谱观测，轨道相位仍不确定。

ABSTRACT

We have identified an optical/X-ray binary with orbital period P_b=5.47h as the likely counterpart of the Fermi source 2FGL J2039.6-5620. GROND, SOAR and DES observations provide an accurate orbital period and allow us to compare with the light curve of an archival XMM exposure. Like many short-period optical X-ray binaries associated with LAT sources this may be a interacting (black widow/redback) millisecond pulsar binary. The X-ray light curve is consistent with the emission associated with an intrabinary shock. The optical light curve shows evidence of companion heating, but has a peculiar asymmetric double peak. The nature of this optical structure is not yet clear; additional optical studies and, especially, detection of an orbital modulation in a gamma-ray pulsar are needed to elucidate the nature of this peculiar source.

研究动机与目标

• 识别未关联费米LAT源2FGL J2039.6−5620的光学与X射线对应体。
• 确定候选双星系统的轨道周期及其测光行为。
• 评估该系统是否与一个被遮蔽的、相互作用的毫秒脉冲星双星系统（如黑寡妇或红背脉冲星）一致。
• 通过多历元测光和档案数据解析不对称双峰光学光变曲线的成因。
• 通过提供精确的轨道星历和改进的定位，为未来脉冲星探测创造条件。

提出的方法

• 2013年利用SOAR望远镜的古德曼高 through 通量光谱仪（GHTS）进行了为期2小时的光学测光。
• 分析了覆盖多个历元的档案GROND和DES测光数据，以测量轨道周期和光变曲线形态。
• 结合GHTS、GROND和DES数据，交叉校准流量并解决轨道混叠问题，获得修正后的周期为0.228116 ± 0.000002天（5.47小时）。
• 利用XMM-Newton档案X射线数据，与光学光变曲线进行比较，评估X射线变异性及轨道调制。
• 评估X射线谱和光度，推断非热辐射来源及双星内激波活动。
• 利用光学亮度变化和谱能分布估算脉冲星自转损耗功率及照射加热效应。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有不对称双峰光变曲线的5.47小时光学/X射线双星是否为2FGL J2039.6−5620的真实对应体？
• RQ2 该系统中不对称双峰光学光变曲线的成因是什么？
• RQ3 X射线光变曲线是否表现出与已知黑寡妇或红背系统中双星内激波一致的特征？
• RQ4 该系统的轨道参数及X射线/光学行为能否证实其为被遮蔽的毫秒脉冲星双星？
• RQ5 所测得的轨道周期与测光相位如何与真实的动力学轨道相位（如升交点）对应？

主要发现

• 通过SOAR、GROND和DES的多历元光学测光，精确测得5.47小时轨道周期，P_B = 0.228116 ± 0.000002天。
• 光学光变曲线呈现不对称双峰，极小值与极大值非对称分布，表明存在复杂的加热或遮蔽机制。
• X射线光变曲线显示双峰结构，中央为极小值，与双星内激波发射一致，典型特征见于黑寡妇和红背系统。
• 系统的X射线光度与谱硬化度支持非热起源，f_X/f_γ ≈ 0.005，符合脉冲星驱动双星系统的典型特征。
• 照射加热估算表明其光度约为~4.2×10^33 erg s⁻¹，暗示若加热效率为10%，则脉冲星自转损耗功率约为~4×10^34 erg s⁻¹。
• 系统低自行运动及低推断距离（~1.5 kpc）支持其为一个近距离、低速度的毫秒脉冲星双星系统。